声学波动（acoustic waves）或声波（sound waves），是一种在介质中传播的能量，通过绝热过程增压与减压。用于描述声波的重要物理量有声压、粒子速度、粒子位移和音强。声波以特定的速度传播，这一速度取决于其通过的介质。从扬声器播放的声音（以声速在空气中传播的波）、地震引起的地面运动（穿过地球的波）和用于医学成像的超聲波（穿过身体的波）都属于声波。
属性
声波方程
描述了声波的传播。下式是描述一维声压的声波方程
: { \partial^2 p \over \partial x ^2 } - {1 \over c^2} { \partial^2 p \over \partial t ^2 } = 0
其中
- p是声压，单位为帕
- x是波传播方向上的位置，单位为米
- c是声速，单位为米每秒
- t是时间，单位为秒
粒子速度的波动方程具有相同的形状，如下式
: { \partial^2 u \over \partial x ^2 } - {1 \over c^2} { \partial^2 u \over \partial t ^2 } = 0
其中
- u是粒子速度，单位为m/s
对于会损失声波的传播媒介，需要应用更复杂的模型以考虑频率衰减和相速度变化。此类模型包括包含分数导数项的声波方程，另请参见声的衰减。
达朗贝尔给出了无损声波方程的一般模型。对于声压，一种模型是
: p = R \cos(\omega t - kx) + (1-R) \cos(\omega t+kx)
其中
- \omega是角频率，单位为rad/s
- t是时间，单位为秒
- k是波數，单位为rad·m −1
- R是系数，无单位
相位
在行波中，压力和质点速度同相，这意味着两个量之间的相位角为零。
使用理想气体定律可以很轻松地证明这一点
: pV = nRT
其中
*p是压力，单位为帕
*V是体积，单位为立方米
*n是数量，单位为摩尔
*R是通用气体常数，其值为8.314\,472(15)~\frac{\mathrm{J}}{\mathrm{mol~K}}
考虑体积为V。当声波以该体积传播时，会发生绝热增压和减压。对于绝热变化，包裹声的体积V与压力p存在以下关系
:{ \partial V \over V_m } = { -1 \over \ \gamma } {\partial p \over p_m }
其中，\gamma是无单位的绝热指数，其下标m表示各自变量的平均值。
传播速度
声波的传播速度是传播介质的函数。通常，传播速度c以牛顿-拉普拉斯方程描述，如下式
c=\sqrt{\frac{C}{\rho}}
其中
- C是一种弹性模量，体积模量
- \rho是密度，单位为kg/m3
波象
声波是弹性波，可表现出衍射、反射和干涉等现象。另外需要注意的是，空气中传播的声波沿着相同的方向振荡，因此没有极化。
干涉
干扰是两个或更多波的添加，导致新的波型。当两个扬声器传输相同的信号时，可以观察到声波的干扰。在某些位置会发生相长干扰，使局部声压加倍。并且在其他位置发生相消干涉，导致局部声压为零帕斯卡。
驻波
反射
吸收
分层媒介
参见
*声学
*
*
*聽覺心像
*音频信号处理
*拍频
*
*衍射
*多普勒效应
*回聲
*重力波 (流體力學)
*音乐
*音符
*乐音
*声子
*音乐声学
*音高
*心理声学
*共振
*折射
*反射 (物理学)
*混響
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*声音
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*隔音
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*
*音色
*超聲波
*波动方程
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参考资料
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